Циркуляция судна. Раскладка сил.

Билет 17

Допустим, что судно совершает установившееся прямолинейное движение, причем направление скорости судна совпадает с диаметральной плоскостью. Пусть в некоторый момент на этом судне произведена перекладка руля на заданный угол. В результате судно начинает совершать движение по криволинейной траектории.
Криволинейная траектория, которую описывает центр тяжести судна при перекладке руля на некоторый угол и последующем удержании его в этом положении, называется циркуляцией.
Различают три периода циркуляции: маневренный, эволюционный и период установившейся циркуляции.
Маневренный период циркуляции определяется началом и концом перекладки руля, т.е. по времени совпадает с продолжительностью перекладки руля. В этот период судно продолжает двигаться практически прямолинейно. Эволюционный период циркуляции начинается с момента окончания перекладки руля и заканчивается, когда элементы движения примут установившийся характер, т.е. перестанут изменяться во времени. Период установившейся циркуляции начинается с момента окончания эволюционного периода и длится все время, пока руль судна находится в переложенном положении.
Траектория криволинейного движения центра тяжести судна, т.е. его циркуляция характеризуется следующими элементами:
Диаметр установившейся циркуляции Дц - диаметр окружности, описываемой судном в установившийся период циркуляции, который начинается после поворота судна на 90-180°;
Тактический диаметp циркуляции Дт - кратчайшее расстояние между положением диаметральной плоскоскости судна в начале поворота и после изменения первоначального курса на 180°; Выдвиг l1 расстояние, на которое смещается центр тяжести судна в направлении первоначального курса от точки начала циркуляции до точки, соответствующей изменению курса судна на 90°;
Прямое смещение l2 - расстояние от первоначального курса судна до точки положения центра тяжести в момент поворота судна на 90°;
Обратное cмещение l3 - наибольшее расстояние, на которое смещается центр тяжести судна от линии первоначального курса в сторону противоположную повороту.
Значение элементов циркуляции, выражаемых в долях диаметра циркуляции Дц, лежат в относительно узких пределах и для судов различных типов изменяются следующим образом:

Дт = (0, 9 ± 1, 2) × Дц;
l1 = (0, 6 ± 1, 3) × Дц;
l2 = (0, 25 ± 0, 5) × Дц;
l3 = (0 ± 0, 1) × Дц.

Для морских транспортных судов Дт составляет 4-6 длин судна. Кроме указанных элементов к характеристикам циркуляции относят:
- период установившейся циркуляции Т - время поворота судна на 360°;
- угловую скорость вращения судна на установившейся циркуляции ω = 2π / Т.
Если на судне, идущем прямым курсом, внезапно переложить руль, то в первый момент после начала перекладки на судно действуют следующие силы: поперечная составляющая Ру сил, действующих на руль; поперечная составляющая Ry сил, действующих на погруженную часть корпуса судна; поперечная составляющая центробежных сил инерции судна Fц. Линия действия этой силы направлена в сторону поворота судна.

Все указанные силы располагаются в различных плоскостях по высоте. Таким образом, в первый момент после перекладки руля суммарный момент всех приведенных сил вызывает небольшой крен судна на тот борт, на который переложен руль. В результате такого накренения судна и действия поперечной составляющей Ру на руле возникает дрейф судна и обратное смещение l3 - смещение судна в сторону, противоположную повороту. Траектория циркуляции искажается. Обратное смещение не превышает половины ширины судна, но при маневрировании в стесненных условиях учитывать его нужно, так как оно выносит судно за внешнюю сторону циркуляции.
По мере изменения кривизны траектории центробежная сила уменьшается, а затем меняет знак, т.е. изменяет направление действия на противоположное. Одновременно происходит нарастание момента от силы Ry вследствие увеличения угла дрейфа и уменьшение момента от силы Рy из-за снижения скорости судна. В результате изменения характера действия указанных сил, и моментов, судно сначала выпрямляется, а затем начинает крениться в сторону, обратную направлению перекладки руля. Причем угол крена оказывается тем больше, чем больше скорость судна на циркуляции, угол перекладки руля и чем меньше метацентрическая высота судна.
В результате такого крена и действия поперечной составляющей Pу на руле диаметральная плоскость судна на циркуляции не совпадает с касательной к криволинейной траектории движения центра тяжести, т.е. образуется угол дрейфа - b0. Нос судна смещается внутрь кривой циркуляции, а корма заносится во внешнюю сторону. С увеличением скорости судна угол дрейфа увеличивается. Из-за наличия угла дрейфа судно на циркуляции занимает полосу воды больше ширины судна. Это необходимо учитывать при маневрировании в узкости. Во время поворота вследствие тормозящего действия руля и появления угла дрейфа возрастает сопротивление воды движению судна, что приводит к уменьшению скорости. Потеря скорости на циркуляции в некоторых случаях может достигать 50 %.

Швартовка «с траверзного направления».

Еще до подхода маневрирующего судна другое судно ложится на определенный (наиболее благоприятный в данных условиях) курс и уменьшает скорость (до минимальной), затем удерживает постоянный режим движения. Маневрирующее судно, имея небольшую скорость, подходит на определенное расстояние (=»1 кб) против борта швартовки движущегося судна и стремится установить аналогичный режим движения — курс и скорость. Затем, маневрируя машиной и рулем, начинает приближаться. Как только суда сблизятся на дистанцию подачи бросательного конца, подают проводники и потом швартовный трос с носовой части маневрирующего судна так, чтобы он смотрел в корму. На втором судне выбирают этот трос, крепят на кнехтах, а на швартующемся судне берут его на турачку брашпиля. Если маневрирующее судно меньше судна, к которому нужно швартоваться, то с носовой части большего судна подают два носовых продольных капроновых швартова.

По мере приближения судов друг к другу подбирают слабину поданного троса. Затем подают кормовой продольный. В момент, когда суда сойдутся бортами, крепят оба швартовных троса и подают дополнительные швартовные тросы с носа и с кормы. Далее необходимо внимательно следить за движением судов и работой тросов и при необходимости уменьшать и увеличивать ход одного из судов.

При подаче тросов с кормы следует соблюдать осторожность и избегать слабины швартовных тросов, чтобы не намотать их на вращающийся винт.

Если позволяют условия, надо после швартовки работать машиной только одному судну, а второму застопорить машину или подрабатывать самым малым ходом.

Швартовка будет значительно безопасней, если судно, к которому швартуются, имеет специальные плавучие кранцы, установленные вдоль борта на фалинях.